Les moteurs électriques sont présents dans une grande variété d’applications industrielles et commerciales. Il existe plusieurs types de moteurs électriques, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients.
L’objectif de cet article est de mieux comprendre le fonctionnement des moteurs et d’explorer les différents types disponibles, ainsi que leurs utilisations courantes.
Le principe de fonctionnement d’un moteur électrique
Le principe de fonctionnement des moteurs électriques est d’induire un courant qui va générer des champs magnétiques dynamiques qui vont réagir contre des aimants pour générer un mouvement. Les moteurs électriques sont des convertisseurs électromécaniques. Cela signifie que l’énergie électrique que nous fournissons est convertie en énergie mécanique.
Selon la technologie et le type de moteur électrique, les aimants peuvent se trouver sur le rotor ou le stator et le courant induit sera du côté opposé.
Pour illustrer son fonctionnement, prenons l’exemple d’un moteur à courant continu.
- Le stator est un aimant permanent inamovible qui est fermement relié au boîtier du moteur.
- Le rotor est situé entre les pôles. Il s’agit d’une armature enveloppée de fils de cuivre vernis.
Le courant est envoyé au rotor par l’intermédiaire du commutateur, qui se compose de deux moitiés isolées l’une de l’autre provenant d’une bague collectrice. Les deux extrémités du collecteur sont reliées à l’alimentation électrique par les contacts à frottement.
Dès que le courant circule dans les bobines du rotor, ce dernier commence à tourner. Après chaque demi-tour, le collecteur inverse la polarité du courant. Cela inverse les pôles magnétiques du rotor. L’arbre du moteur tourne grâce à l’inversion de polarité récurrente.
Types de moteurs électriques
Il existe différents types de moteurs électriques. Les principaux types sont les suivants :
- Moteurs à courant continu
- Moteurs à courant alternatif
- Moteurs à induction
- Moteurs synchrones
Moteurs à courant continu
Ce sont le type le plus courant de moteur électrique. Ils fonctionnent avec du courant continu (CC). Le terme “courant continu” fait référence au fait que le courant circule toujours dans la même direction. Une batterie est un exemple de source de courant continu.
L’avantage des moteurs à courant continu est qu’ils sont très simples et faciles à contrôler. La vitesse d’un moteur à courant continu peut être contrôlée en modifiant la tension qui lui est appliquée.
Les moteurs à courant continu sont utilisés dans une grande variété d’applications, des petits jouets aux grandes pompes industrielles.
Moteurs à courant alternatif
Les moteurs à courant alternatif (CA) sont des moteurs électriques qui fonctionnent avec un courant alternatif. Le terme “courant alternatif” fait référence au fait que le courant change périodiquement de sens. Le type le plus courant de moteur à courant alternatif est le moteur à induction, mais il existe également d’autres types de moteurs CA, tels que les modèles synchrones et à réluctance.
Les moteurs à courant alternatif sont courants et ont des utilisations très diverses, allant de l’alimentation de votre mixeur au fonctionnement d’une usine entière.
Ils peuvent facilement varier leur vitesse en changeant la fréquence du courant, ce qui est idéal pour les applications qui nécessitent un contrôle précis de la vitesse. De plus, les moteurs CA peuvent fonctionner avec une tension variable, ce qui permet une plus grande flexibilité lors de l’utilisation d’une source d’alimentation instable. Enfin, les moteurs CA sont généralement plus efficaces que les autres types de moteurs électriques, ce qui permet une plus longue durée de vie et une meilleure performance.
Moteurs à induction
Le moteur à induction est le type de moteur électrique le plus courant. Il est utilisé dans une grande variété d’applications, des petits appareils ménagers aux grandes machines industrielles.
Ils sont classés en deux types : les moteurs monophasés et les moteurs triphasés.
Le principe de fonctionnement des moteurs à induction est basé sur la loi d’induction électromagnétique de Faraday. Cette loi stipule qu’un courant peut être induit dans un conducteur par un champ magnétique variable.
Dans un moteur à induction, l’enroulement du stator est alimenté en courant alternatif (CA). Cela crée un champ magnétique rotatif. Le rotor est monté sur l’arbre et consiste en un enroulement court-circuité. Lorsque le champ magnétique rotatif traverse l’enroulement du rotor, un courant induit est généré. Ce courant interagit avec le champ magnétique tournant et crée un couple qui fait tourner le rotor.
Moteurs synchrones
Les moteurs synchrones sont des moteurs électriques alimentés en courant alternatif (CA). Le terme “synchrone” fait référence au fait que la rotation de l’arbre du moteur est synchronisée avec la fréquence de l’alimentation en courant alternatif.
Les moteurs synchrones sont classés en deux types : à induction et à aimant permanent.
Le principe de leur fonctionnement est basé sur la loi d’induction électromagnétique de Faraday. Cette loi stipule qu’un courant peut être induit dans un conducteur par un champ magnétique variable.
Dans un moteur synchrone, l’enroulement du stator est alimenté en courant alternatif. Cela crée un champ magnétique rotatif. L’enroulement du rotor est également alimenté en courant alternatif et est synchronisé avec le champ magnétique tournant. Lorsque les deux champs interagissent, ils créent un couple qui fait tourner le rotor.
Les moteurs synchrones présentent plusieurs avantages par rapport aux autres types. Par exemple, ils sont plus efficaces et ont une meilleure régulation de la vitesse. En outre, les moteurs synchrones peuvent fonctionner à des vitesses élevées sans nécessiter de réducteurs.